第3章直流电机习题解答

第3章直流电机习题解答

第三章直流电机

习题解答

3-1 直流电机铭牌上的额定功率是指输出功率还是输入功率？对发电机和电动机有什么不同？

答：输出功率；对于电动机指轴上的输出机械功率，对于发电机指线段输出的电功率。3-2. 一台p对极的直流电机，采用单叠绕组，其电枢电阻为R，若用同等数目的同样元件接成单波绕组时，电枢电阻应为多少？答：P2R.

解析：设单叠绕组时支路电阻为R1 ，考虑到并联支路数2a=2p，故有：

R 2R P1 , 则R1 2PR ，单波绕组时，并联支路数2a=2,每条支路有p 个R1 ,

则每条支路电阻为 2p2R ，并联电阻为p2R 。

3-3.直流电机主磁路包括哪几部分？磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分？答：（N 极），气隙，电枢齿，电枢磁轭，下一电枢齿，气隙，（S 极），定子磁轭，（N 极）；

主要消耗在气隙。

3-4. 在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，电枢反应的性质怎样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样？如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质怎样？

答：当电刷偏离几何中性线时，除产生交轴电枢磁动势外，还会产生直轴磁动势。对于发电机，当电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势F ad 有去磁作用。当电刷逆电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势F ad 有助磁作用。如果是电动机，两种情况下的影响与发电机恰好相反。

3-5. 直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是直流？为什么在稳态电压方程中不考虑元件本身的电感电动势？

答：交流；因为在元件短距时，元件的两个边的电动势在一段时间内方向相反，使得元件的平均电动势稍有降低。但直流电机中不允许元件短距太大，所以这个影响极小，故一般不考虑。

3-6.一台直流电动机运行在电动机状态时换向极能改善换向，运行在发电机状态

后还能改善换向吗？答：不能；对电动机来说，换向极极性应与顺着电枢转向的下一个主极性相反，而发电机则应相同。

3-7.一台并励直流电动机在正转时有一定转速，现欲改变其旋转方向，为此停车后改变其励磁电流方向或电枢电流方向均可。但重新起动后发现该电机在同样情况下的转速与原来的不一样了，问可能是什么原因造成的？

答：①当电刷不在几何中性线上时，电枢磁场分为直轴和交轴两个分量。当电枢反向时，直轴电枢磁场的方向将改变（如由去磁变为增磁），这样使磁通发生变化，在拖动恒转矩负载时，转速也将发生变化。②正转停车后，直流电动机的铁心有剩磁，，改变励磁电流后，新产生的磁场方向与剩磁磁场方向相反，使总磁通减小，由n U I aRa 知：转速n 有所增大。

C e 3-8、主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，为什么却只在电枢绕组里产生感应电动势?

答：直流电机运行时，主磁通相对于励磁绕组是静止的，所以在励磁绕组中不会产生感应电动势。由于电枢在旋转，主磁通与电枢绕组之间有相对运动，所以会在电枢绕组中产生感应电动势。

3-9、不计电枢反应，他励直流电动机机械特性为什么是下垂的？如果电枢反应去磁作用很明显，对机械特性有什么影响？答:因为负载转矩增大，导致电枢电流增大，电枢电动势下降，显然引起转速下降。如果电枢反应去磁作用很明显,会使每极磁通的减小，电流越大，去磁作用也大，每极磁通的减小越明显，导致机械特性反而上翘。

3-10、何为转速？负载变化引起的转速变化是不是调速？直流电

动机有几种调速方法？试分析比较各种方法的特点。

答：调速就是对控制对象进行速度调整，可以通过机械电气等方法进行调整，调速一般指系统层面即调速系统。负载变化引起的转速变化不是调速。

直流电动机的调速方法有3 种：

调节每极磁通；随着电动机转速的升高，负载转矩相应减小，属恒功率调速。为避免电动机转子绕组受离心力过大而撤开损坏，弱磁调速时应注意电动机转速不超过允许限度。

调节电枢端电压；电枢回路必须有可调压的直流电源，电枢回路及励磁回路电阻尽可能小，电压降低转速下降，人为特性硬度不变、运行转速稳定，可无级调速。

电枢回路串电阻；这种方法只能使转速往下调。如果所串电阻连续，电动机转速可以平滑调节，串电阻越大，机械特性越软、转速越不稳定。优点：设备简单，操作方便。缺点：调速时电动机效率低。

3-11、极数为2 的直流电机，只有一个换向极，是否会造成一个电刷换向好，一个电刷换向不好？

答：一般不会，因为对于两极电机在任意电刷换向时，必有一个线圈处于换向极磁场下面，产生换向极电动势，抵消电抗电势以减小附加电流。

3-12、对伺服直流电电动机有何基本要求？在结构上是如何满足这些要求的？答：可控性好。转速和转向完全由控制电压的大小和极性决定，并线性控制特性为最佳。运行稳定性。在宽调速范围内具有下降的机械特性，最好为线性机械特性。伺服性好，能敏捷地跟随控制信号的变化，起、停迅速。为满足上述要求，直流伺服电动机大都采用他励或永磁励磁方式，并在设计中力求磁路不饱和、电枢反应影响小、起动转矩大、转动惯量小。

3-13、计算下列电枢绕组的节距，并绘出绕组展开图和电路图：（1）右行单叠短距绕组：2p=4,Q U =s=k=22;

（2）左行单波绕组：2p=6,Q U =s=k=22。

解：

（1）计算节距

合成节距等于换向节距y=y c =1

第一节距 y1 Q u 22 5 （短距绕组，有利于换向和节约端部用铜）12p 4

第二节距 y 2 y 1 y 4 绘制绕组展开图

S S

N N 13 14 15 16 17 B2

21 22 19 20

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

2 3 4 5

A2

1 2 3 4

5

6

7

8

A1

B1

8

9 10 11

绘制电路图 ap 1 21A1 A2

1123 12

11 13 22

3

4

5

6

10

9

8